35. Загрязнение почв токсичными металлами, в особенности ртутью, свинцом, кадмием, никелем, влияние на сельское хозяйство и качество продуктов питания. Загрязнение почвы мышьяком.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами

Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть. Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.

Установлено, что ртуть в почву поступает с некоторыми пестицидами, бытовыми отходами и вышедшими из строя измерительными приборами. Например, одна люминесцентная лампа содержит 80 мг ртути. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4 - 5 тыс. т/год. При постоянном поступлении ртути в организм в малых количествах происходит поражение нервной системы, приводящей к легкой возбудимости и ослаблению памяти.

Весьма токсичным для живых организмов является свинец. Из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг его поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу вместе с выхлопными газами автомобилей. Загрязнение почвы и растений свинцом вдоль автомобильных дорог распространяется на расстояние до 200 метров. Попадание свинца в организм человека через сельскохозяйственные продукты может привести к поражению центральной нервной системы, печени, почек и мозга. В промышленных районах содержание свинца в почве в 25 - 27 раз больше, чем в сельскохозяйственных.

Загрязнение почвы медью и цинком ежегодно составляет 35 и 27 кг/км соответственно. Повышение концентраций этих металлов в почве приводит к замедлению роста растений и снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Большую опасность для человека представляет накопление в почве кадмия. Потребляя пищу, содержащую повышенные дозы кадмия, приводит к деформации скелета, снижению роста и сильным болевым ощущениям в пояснице.

При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.

Сельское хозяйство

Высокотоксичные соединения ртути, такие как хлорид ртути(I) (каломель), хлорид ртути (II) (сулема), мертиолят и другие используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.

Ртуть в почве

Загрязнение почв ртутью определяется функционированием предприятий цветной металлургии, применением ртутьсодержащих фунгицидов, использованием

сточных вод в целях орошения и разработкой месторождений ртути. Наиболее широкое применение получили различные соли метилртути, этилртути, метоксиэтилртути и фенилртути.

Ртуть в почвенном покрове распределяется неоднородно, концентрации ее зависят от уровня содержания ртути в почво-образующих породах и колеблется в пределах 0,005-1,275 мг/кг (Сибирь), 0,005-0,46 мг/кг (США). Распределение ртути по профилю зависит от свойств почв - гранулометрического,

количественного и качественного состава органического вещества, рН среды, содержания карбонатов.

Органические соединения ртути используются в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, пестицидов, а также в фармацевтической промышленности.

Влияние ионов свинца на почву и растения.

Вследствие глобального загрязнения окружающей среды свинцом, он стал вездесущим компонентом любой растительной и животной пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат больше свинца, чем животные.

Причины летнего листопада – высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья тем самым очищают воздух. В течении вегетативного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л . бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является клен, а наиболее восприимчивы орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к автомобильным магистралям, на 30-60 % “металличнее”. Хвоя ели и сосны обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его накапливает и не обменивает с окружающей средой.

Накопление свинца ведут интенсивно грибы, мхи и лишайники .

Если почва прочно связывает свинец, это предохраняет от загрязнения её грунтовые и питьевые воды, растительную продукцию. Но тогда сама почва постепенно становится все более зараженной и в какой-то момент может произойти разрушение органического вещества почвы с выбросом свинца в почвенный раствор. В итоге такая почва окажется непригодной для сельскохозяйственного использования. Общее количество свинца, которое может задержать метровый слой почвы на 1 гектаре, достигает 500-600 тонн. Такого количества свинца даже при очень сильном загрязнении в обычной обстановке не бывает. Почвы песчаные, малогумусовые устойчивы против загрязнения; это значит, что они слабо связывают свинец, легко отдают его растениям или пропускают через себя с фильтровыми водами.

Отмечено активное накопление свинца в капусте и корнеплодах, причем именно в тех, которые повсеместно употребляются в пищу; например, отмечают больш

Кадмий очень токсичен, вследствие загрязнения почв он проникает в растительный организм. В определенных условиях ионы кадмия, обладая большой подвижностью в почвах, легко переходят в растения, накапливаются в них и затем поступают в организм животных и человека. Высокая фитотоксичность кадмия объясняется его близостью по химическим свойствам к цинку. Поэтому кадмий может замещать цинк во многих биохимических процессах, нарушая работу большого количества ферментов. Основным источником кадмиевого загрязнения почв является внесение удобрений, в особенности суперфосфата, куда кадмий входит в качестве микродобавок.ое содержание свинца в картофеле.

Источники.    Кадмий относиться к числу редких рассеяных элементов, его кларк (процентное содержание по массе) в земной коре составляет 1.3х10^-5%. Для кадмия характерна миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и другими халькофильными элементами (т.е. химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов, селенидов, теллуридов, сульфосолей и иногда встречающихся в самородном состоянии) и концентрация в гидротермальных отложениях. Вулканические породы содержат до 0.2 мг кадмия на кг, среди осадочных пород наиболее богаты кадмием глины - до 0.3 мг/кг, известняки содержат 0.035 мг/кг, песчанники - 0.03 мг/кг. Среднее содержание кадмия в почве - 0.06 мг/кг.     Хотя известны самостоятельные минералы кадмия - гринокит (CdS), отавит (CdCO₃), монтепонит(CdO) и селенид (CdSe), своих месторождений они не образуют, а присутствуют в виде примесей в цинковых, свинцовых, медных и полиметаллических рудах, которые и являются основным источником промышленной добычи кадмия.     Присутствует кадмий, кстати, в определенных количествах и в воздухе. По зарубежным данным содержание кадмия в воздухе составляет 0.1-5.0 нг/м³ в сельской местности (1 нг или 1 нанограмм = 10^-9 грамм), 2 - 15 нг/м³ - в городах и от 15 до 150 нг/м³ - в промышленных районах. Связано это, в частности, и с тем, что многие угли содержат кадмий в виде примеси и, при сжигании на теплоэлектростанциях, он попадает в атмосферу. При этом существенная часть его оседает на почву. Также увеличению содержания кадмия в почве способствует использование минеральных удобрений, т.к. практически все они содержат незначительные примеси кадмия.     Кадмий способен накапливаться в растениях (больше всего в грибах) и живых организмах (особенно в водных) и далее по пищевой цепочке может "поставляться" человеку. Много кадмия в сигаретном дыме.

Загрязнение почв оловом, молибденом, вольфрамом, серебром, медью, ртутью, свинцом, стронцием, цинком, барием и др. Самые опасные металлы — ртуть, кадмий, свинец, цинк и медь.

Тяжелые металлы поступают в почву из атмосферы, со стоком вод и со свалок, в том числе — с закопанных, с привозными зараженными грунтами для газонов и скверов, из удобрений, на дачах — из привозных удобрений и земли, стройматериалов, например, краски. Главные первичные источники в нашем регионе: автомобили (выхлопы), машиностроение, металлообработка, нефтеперерабатывающая и химическая промышленность, полиграфическое производство, а также приборостроение, радио- и электротехническое производство

Например, на дачных и приусадебных участках Московской области в 1998 г. загрязнение почв свинцом, цинком и марганцем в 50 % случаев превышало предельно допустимую концентрацию в 1-3 раза, причина — отходы, удобрения, мелиоранты. В Москве 25 % площади загрязнены сильно или очень сильно, а 25 % территории относятся к слабозагрязненным.

Тяжелые металлы проникают в организм человека с водой и с.-х. продукцией, постепенно накапливаются и приводят к серьезным заболеваниям. В местах с сильным загрязнением наблюдается увеличение числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями и нарушениями сердечно-сосудистой системы, а также нарушение репродуктивных функций женщин.

Поступивший в почву кадмий в основном присутствует в ней в подвижной форме, что имеет негативное экологическое значение. Подвижная форма обуславливает сравнительно высокую миграционную способность элемента в ландшафте и приводит к повышенной загрязненности потока веществ из почвы в растения. Загрязненные растения могут содержать даже до 400мг/кг Cd и более. В противоположность другим минеральным элементам (за исключением Zn) Cd может накапливаться в относительно больших количествах в генеративных органах. В среднем его содержание в зерне увеличивается с 0,2 до 4 мг/кг.